Mechanika zemin II 8 Zhutňování 1. Zlepšování 2. Zhutňování laboratorní křivka: hustota vs vlhkost 3. Kontrola zhutnění 1
Zlepšování zemin Nevhodná zemina stavět jinde, nebo stavět jinak, nebo zlepšení vlastností zeminy = zlepšování Zlepšování zemin mechanické odvodnění předtížení zhutnění chemické zlepšování stabilizace (vápno, cement) termické (vypalování, zmrazování) vyztužování samostatná disciplína geotechniky geosyntetika injektování samostatná disciplína geotechniky štěrkové sloupy (piloty) vápenné sloupy (piloty) 2
Zhutňování Metody v poli i v laboratoři statickým zatížením (vhodné pro Cl) prohnětením (Cl) vibrací (Sa, Gr) v poli válcování statické dynamické (vibrace) předtížení (násypem) hloubkové vibrování (vibroflotace (Sa), štěrkové pilíře (Cl)) dynamické zhutňování ( dynamická konsolidace ) = pádem desky velké hmotnosti 3
Zhutňování hustota vs vlhkost Výstavba zemních hrází v Kalifornii v první třetině dvacátého století R.R. Proctor ( 1930): zhutnění funkcí (w, druh zeminy, energie) ρd je vhodnou mírou zhutnění [1] 4
Zhutňování hustota vs vlhkost Vztah mezi w a ρd, S, ρs S e ρw = w ρs ρd (1+ e) = ρs ρd = ρs / (1+ e) = S e ρw / (w (1+ e)) = S ρw / (w/e + w) = S ρw / (S ρw / ρs + w) ρd je funkcí S a w zvolené S, daná zemina (ρs konst.) rovnice jednotlivých čar ρd = fce(w) 5
Zhutňování hustota vs vlhkost ρd = S ρw / (S ρw / ρs + w) zvolené S, daná zemina (ρs konst.) rovnice jednotlivých čar ρd = fce(w) Spojnice optimálních vlhkostí (maxim hustoty) Při optimální vlhkosti bývá S 70 až 85% 6
Zhutňování hustota vs vlhkost Zhutnění v laboratoři - závislost ρd vs w ( Proctorova křivka ) standardizovaná hutnící energie rozměry nádoby ( moždíře ) pěch 5,5 liber výška 1 stopa 25 úderů na vrstvu 3 vrstvy Proctor standard později v praxi potřeba vyšší energie nádoba stejná pěch 10 liber výška 1,5 stopy 25 úderů na vrstvu 5 vrstev Proctor modifikovaný 7
Zhutňování hustota vs vlhkost Hrubozrnná zemina nemá typickou závislost ρd vs w vliv kapilárních sil při zavlhlé zemině: [1] 8
Zhutňování hustota vs vlhkost Zhutnění v laboratoři - závislost ρd vs w pro různé zeminy [2] 9
Zhutňování hustota vs vlhkost V praxi specifikace pro zhutnění: např. zhutnit na 95% PS Zhutnění jinou technologií - v poli, jinou energií...: křivka ρd vs w bude jiná ρd, ρd,max, wopt bude jiné...pozor na termín Proctorova křivka - zhutnění vztah (ρd vs w) závisí především na způsobu, intenzitě (energii) 10
Zhutňování hustota vs vlhkost Laboratorní zhutnění dynamické (pěchem) (typická křivka) vs statické ( oedometr) (?) [1] 11
Zhutňování - vliv na strukturu zeminy Vliv vlhkosti při hutnění na strukturu (= texturu a sily mezi zrny) vlastnosti Propustnost, stlačitelnost, etc... [1]...moderní poznatky ukazují, že rozdíl v textuře je předevšim dán tvorbou agregátů jílových/prachových zrn při w<wopt... 12
Zhutňování - vliv na strukturu zeminy Vliv vlhkosti při hutnění na strukturu (= texturu a sily mezi zrny) vlastnosti Pevnost [1] 13
Zhutňování - válcování Hutnění in situ - válce hladký válec statický dynamický pneumatikový [www výrobců] 14
Zhutňování - válcování Hutnění in situ válce s výstupky / mříží (grid) sheepsfoot / padfoot roller Prohnětení pomocí výstupků zlepšuje hutnění jemnozrnných zemin ( nožičkový, ježkový válec) grid roller - drceni (kontaktů) hrubozrnné sypaniny [2], [www výrobců] 15
Zhutňování hustota vs vlhkost - pole vs laboratoř...zhutnění v poli vs v laboratoři... ρd,max, wopt bude jiné... [1] 16
Zhutňování - válcování Hutnění in situ válce použití orientačně lze určit technologii hutnění podle údajů výrobců válců větší projekty vždy provést polní zhutňovací zkoušku 17
Zhutňování - válcování Hutnění in situ mocnost hutněné vrstvy [2] Mocnost zpravidla do 25 až 30 cm 18
Zhutňování válcování - zhutňovací zkouška Zhutňovací zkouška stanovení technologie stroj, počet pojezdů, požadavky na stav zeminy [Meehan, 1967, Can.Geot.J] 19
Zhutňování válcování - zhutňovací zkouška Zhutňovací zkouška kontrola kvality zhutnění především tzv. přímou metodou srovnáním s laboratorní křivkou:...a závěry sloní studie: [Meehan, 1967, Can.Geot.J] 20
Zhutňování - kontrola Přímé vs nepřímé metody Přímá metoda porovnání s (laboratorní) Proctorovou křivkou, tj odběr neporušeného vzorku + stanovení objemové hmotnosti ČSN: míra zhutnění D = ρd, in situ / ρd, max,ps (PM) parametr míry zhutnění C = ρin situ / ρmaxps (PM) Nepřímé metody GF kompaktometry ve válcích geodeticky sednutí povrchu zatěžovací zkouškou statická deskou rázová penetrační zkoušky CPT 21
Zhutňování - kontrola penetrační zkoušky CPT 22
Zhutňování - kontrola penetrační zkoušky CPT 23
Zhutňování - kontrola penetrační zkoušky CPT 24
Zhutňování dynamické zhutňování Deska cca 10 až 20 Mg z výšky 10 až 30 metrů [2] 25
Zhutňování dynamické zhutňování Toxická skládka Spolany Neratovice 26
Zhutňování dynamické zhutňování Toxická skládka Spolany Neratovice kontrola zlepšení pomocí cpt 27
LITERATURA Literatura použitá v prezentaci (odkazy u použitých obrázků) [1] Lambe T.W. and Whitman, R.V. (1969) Soil mechanics. John Wiley & Sons. [2] Holtz, R.D. and Kovacs, E.D. (1981) An introduction to geotechnical engineering, Prentice-Hall, ISBN 0-13-484394-0 28
Literatura pro předmět Základní povinná Atkinson, J. H. (2007) The mechanics of soils and foundations. 2nd ed. Taylor & Francis. (několik výtisků je v knihovně geologické sekce; první vydání (1993) lze najít na i-netu) Odkaz na prezentace přednášek je na http://natur.cuni.cz/~bohac/ Rozšiřující (omezeně dostupná na oddělení IG) Terzaghi, K, Peck, R.B. and Mesri, G. (1996) Soil mechanics in engineering practice. J. Wiley & Sons. Tomlinson, M.J. (1995) Foundation design and construction. 6th ed, Longman/J. Wiley & Sons. Fleming W.G.K., Weltman A.J., Randolph, M.F. and Elson, W.K. (1994) Piling engineering. 2nd ed. Blackie A&P. 29